CN107505658A - 基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置及方法，装置包括地磁传感器，用于采集地磁信号并提供基准值；加速度传感器，用于采集加速度；处理器，分别与地磁传感器和加速度传感器连接用于对地磁传感器和加速度传感器的采集信号进行处理并根据地磁传感器的基准值和加速度传感器的采集结果对通过火车车辆进行检测；本发明中的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置及方法，通过使用加速度传感器配合地磁传感器的方式，进行火车车辆检测，可以有效避免相邻通道过车时的误检测；同时也可以解决本装置安装位置地磁环境重大变化时导致的检测装置误检测或漏检测。

Description

基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置及方法

技术领域

本发明涉及车辆检测领域，尤其涉及一种基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置及方法。

背景技术

地磁传感器是一种能够自动感应车辆的的设备，可用于检测车辆的存在和车型识别，目前，现有技术中已经使用地磁传感器来检测火车车辆，通过利用车辆通过道路时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与传统的地磁线圈(又称地感线圈)检测器相比，具有安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长，对路面的破坏小等优点，但是，采用地磁传感器依然会存在很多问题，例如地磁环境重大变化时，比如更换铁轨或附近增加大型的金属部件(如安装其它检测设备)，导致的误检测与漏检测，或者，当有多道铁轨相邻时，相邻道火车经过容易误检测，因此，需要一种新的技术手段，克服上述技术问题，以适应地磁环境的重大变化带来的影响以及邻道过车的误检测问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置，包括：

地磁传感器，用于采集检测区域内的地磁信号并提供基准值；

加速度传感器，用于采集检测区域内的加速度信号；

处理器，分别与地磁传感器和加速度传感器连接用于对地磁传感器和加速度传感器的采集信号进行处理并根据地磁传感器的基准值和加速度传感器的加速度信号对通过火车车辆进行检测。

进一步，所述处理器预先设置有第一阈值，处理器控制加速度传感器持续采集Z轴方向加速度，当所述Z轴方向加速度小于预设的第一阈值时，将采集的地磁传感器的当前值作为基准值。

进一步，当加速度传感器采集的Z轴方向加速度大于预设的第一阈值时，处理器判定装置检测区域有火车通过，并将采集的地磁传感器的当前信号值与基准值进行比较，根据比较结果对火车的车厢数量进行检测。

进一步，所述处理器预先设置有第二阈值，当加速度传感器采集的Z轴方向加速度大于预设的第一阈值时，处理器将采集的地磁传感器的当前信号值与基准值进行比较，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，判定某一车厢正在通过，当比较结果低于第二阈值时，判定该车厢通过完成，根据比较结果大于第二阈值的次数，检测火车车厢数量。

进一步，还包括用于检测通过检测区域火车数量的超时定时器，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，处理器启动所述超时定时器，并控制加速度传感器持续采集Z轴方向加速度，

如果Z轴方向加速度大于第一阈值时，则处理器重置超时定时器，

如果Z轴方向加速度小于第一阈值时，检测超时定时器是否超时，如未超时，则处理器控制地磁传感器和加速度传感器继续采集，如超时，则处理器判定火车通过完成。

本发明还提供一种基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法，包括：

采集火车检测区域的地磁信号并将未通过火车时的地磁信号作为基准值；

采集火车检测区域的加速度信号；

根据火车检测区域的加速度信号与基准值对通过火车车辆进行检测。

进一步，持续采集Z轴方向加速度，当所述Z轴方向加速度小于预设的第一阈值时，将采集的地磁信号的当前值作为基准值。

进一步，当加速度变化大于预设的第一阈值时，判定检测区域有火车通过，并将采集的地磁信号的当前值与基准值进行比较，根据比较结果对火车的车厢数量进行检测。

进一步，所述根据比较结果对火车的车厢数量进行检测包括：

当加速度变化大于预设的第一阈值时，将采集的地磁信号的当前信号值与基准值进行比较，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，判定某一车厢正在通过，当比较结果低于第二阈值时，判定该车厢通过完成，根据比较结果大于第二阈值的次数，检测火车车厢数量。

进一步，在检测检测区域设置超时定时器，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，启动所述超时定时器，并持续采集Z轴方向加速度，

如果Z轴方向加速度大于第一阈值时，则重置超时定时器，

如果Z轴方向加速度小于第一阈值时，检测超时定时器是否超时，如未超时，则控制地磁传感器和加速度传感器继续采集，如超时，则判定火车通过完成。

本发明的有益效果：本发明中的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置及方法，通过使用加速度传感器配合地磁传感器的方式，进行火车车辆检测，可以有效避免相邻通道过车时的误检测；同时也可以解决本装置安装位置地磁环境重大变化时导致的检测装置误检测或漏检测，本发明结构简单，并且能够大大提高火车车辆检测结果精度高，利于大面积推广使用。

附图说明

图1是本发明的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置结构示意图。

图2是本发明的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例中的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置，包括：

地磁传感器，用于采集检测区域内的地磁信号并提供基准值；

加速度传感器，用于采集检测区域内的加速度信号；

处理器，分别与地磁传感器和加速度传感器连接用于对地磁传感器和加速度传感器的采集信号进行处理并根据地磁传感器的基准值和加速度传感器的加速度信号对通过火车车辆进行检测。

在本实施例中，基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置主要由地磁传感器、加速度传感器和处理器组成，本实施例中的地磁传感器采用三轴地磁传感器，加速度传感器采用重力加速度传感器，处理器可以通过外部接口，例如IIC/SPI/UART接口，周期性读取加速度传感器的Z轴方向值。

在本实施例中，处理器预先设置有第一阈值，处理器控制加速度传感器持续采集Z轴方向加速度，当所述Z轴方向加速度小于预设的第一阈值时，将采集的地磁传感器的当前值作为基准值，当加速度传感器采集的Z轴方向加速度大于预设的第一阈值时，处理器判定装置检测区域有火车通过，并将采集的地磁传感器的当前信号值与基准值进行比较，根据比较结果对火车的车厢数量进行检测。

在本实施例中，处理器预先设置有第二阈值，当加速度传感器采集的Z轴方向加速度大于预设的第一阈值时，处理器将采集的地磁传感器的当前信号值与基准值进行比较，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，判定某一车厢正在通过，当比较结果低于第二阈值时，即当地磁传感器的当前信号明显下降时，判定该车厢通过完成，根据比较结果大于第二阈值的次数，检测火车车厢数量，通过对大于第二阈值的次数进行技术，即可判别出车辆的总辆数。当加速度传感器Z轴值持续一断时间低于阈值以后，处理器认为整辆火车已经完全通过。

在本实施例中，还包括包括用于检测通过检测区域火车数量的超时定时器，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，处理器启动所述超时定时器，并控制加速度传感器持续采集Z轴方向加速度，

如果Z轴方向加速度大于第一阈值时，则处理器重置超时定时器，

如果Z轴方向加速度小于第一阈值时，检测超时定时器是否超时，如未超时，则处理器控制地磁传感器和加速度传感器继续采集，如超时，则处理器判定火车通过完成。

在本实施例中，处理器还包括预处理单元，用于对采集的信号进行预处理，例如对加速度传感器和地磁传感器进行放大、滤波、模数转换等处理，本实施例在判断没有火车通过时，将地磁信号进行采集，作为基准信号，可以避免地磁环境的较大变化导致的误检测或漏检测，通过重力加速度传感器Z轴值的检测，可以避免相邻车道过车导致的误检测问题。

在本实施例中，还包括用于检测通过检测区域火车数量的超时定时器，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，处理器启动所述超时定时器，并控制加速度传感器持续采集Z轴方向加速度，如果Z轴方向加速度大于第一阈值时，则处理器重置超时定时器，如果Z轴方向加速度小于第一阈值时，检测超时定时器是否超时，如未超时，则处理器控制地磁传感器和加速度传感器继续采集，如超时，则处理器判定火车通过完成。

相应地，本实施例还提供一种基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法，如图2所示，包括：

采集火车检测区域的地磁信号并将未通过火车时的地磁信号作为基准值；

采集火车检测区域的加速度信号；

根据火车检测区域的加速度信号与基准值对通过火车车辆进行检测。

在本实施例中，当重力加速度传感器Z轴方向变化小于预设的第一阈值时，采集三轴地磁传感器的当前值作为基准值。

当重力加速度传感器检测到Z轴方向变化超过预设的第一阈值时，认为本装置所在的轨道已经来车；由于火车通常由多节车厢组成，此时，可以通过地磁传感器的幅值周期性变化，作为车厢的计辆。

在本实施例中，当加速度传感器的Z轴方向值大于第一阈值时，读取三轴地磁传感器的当前信号值与基准值进行比较。当地磁信号值大于第二阈值时，认为有一节车箱经过；当地磁传感器的当前信号值又重新跌落下来时，认为这节车箱已经通过突成。通过对大于地磁阈值的次数进行计数，可以判别出车辆的总辆数。当加速度传感器Z轴值持续一段时间低于第二阈值以后，认为整辆火车已经完全通过。

如图2所示，在本实施例中，通过读取加速度传感器Z轴值，当值小于来车检测的阈值时，认为当前没有火车经过。读取当前地磁传感器值作为基准值，并将火车总辆数清零。当它的值大于来车检测的阈值时，认为当前有火车经过。此时开启并重置一个超时定时器。在此定时期间，持续的读取地磁传感器信号，如果地磁传感器信号大于设定阈值，将火车辆数加一。在此定时期间，也将持续的读取加速度传感器信号，如果加速度传感器信号大于来车检测的阈值，则将定时器重置并从头开始定时。如果小于阈值，则检测定时器是否超时。如果未超时，则继续读取地磁传感器信号、加速度传感器信号。如果超时，则认为火车已经离开。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置，其特征在于，包括：

地磁传感器，用于采集检测区域内的地磁信号并提供基准值；

加速度传感器，用于采集检测区域内的加速度信号；

处理器，分别与地磁传感器和加速度传感器连接用于对地磁传感器和加速度传感器的采集信号进行处理并根据地磁传感器的基准值和加速度传感器的加速度信号对通过火车车辆进行检测。

2.根据权利要求1所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置，其特征在于：所述处理器预先设置有第一阈值，处理器控制加速度传感器持续采集Z轴方向加速度，当所述Z轴方向加速度小于预设的第一阈值时，将采集的地磁传感器的当前值作为基准值。

3.根据权利要求2所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置，其特征在于：当加速度传感器采集的Z轴方向加速度大于预设的第一阈值时，处理器判定装置检测区域有火车通过，并将采集的地磁传感器的当前信号值与基准值进行比较，根据比较结果对火车的车厢数量进行检测。

4.根据权利要求3所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置，其特征在于：所述处理器预先设置有第二阈值，当加速度传感器采集的Z轴方向加速度大于预设的第一阈值时，处理器将采集的地磁传感器的当前信号值与基准值进行比较，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，判定某一车厢正在通过，当比较结果低于第二阈值时，判定该车厢通过完成，根据比较结果大于第二阈值的次数，检测火车车厢数量。

5.根据权利要求4所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测装置，其特征在于：还包括用于检测通过检测区域火车数量的超时定时器，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，处理器启动所述超时定时器，并控制加速度传感器持续采集Z轴方向加速度，

如果Z轴方向加速度大于第一阈值时，则处理器重置超时定时器，

如果Z轴方向加速度小于第一阈值时，检测超时定时器是否超时，如未超时，则处理器控制地磁传感器和加速度传感器继续采集，如超时，则处理器判定火车通过完成。

6.一种基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法，其特征在于，包括：

采集火车检测区域的地磁信号并将未通过火车时的地磁信号作为基准值；

采集火车检测区域的加速度信号；

根据火车检测区域的加速度信号与基准值对通过火车车辆进行检测。

7.根据权利要求6所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法，其特征在于，持续采集Z轴方向加速度，当所述Z轴方向加速度小于预设的第一阈值时，将采集的地磁信号的当前值作为基准值。

8.根据权利要求7所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法，其特征在于，

当加速度变化大于预设的第一阈值时，判定检测区域有火车通过，并将采集的地磁信号的当前值与基准值进行比较，根据比较结果对火车的车厢数量进行检测。

9.根据权利要求8所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法，其特征在于，所述根据比较结果对火车的车厢数量进行检测包括：

当加速度信号大于预设的第一阈值时，将采集的地磁信号的当前信号值与基准值进行比较，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，判定某一车厢正在通过，当比较结果低于第二阈值时，判定该车厢通过完成，根据比较结果大于第二阈值的次数，检测火车车厢数量。

10.根据权利要求9所述的基于地磁传感器与加速度传感器的火车检测方法，其特征在于，在检测检测区域设置超时定时器，当比较结果大于预先设置的第二阈值时，启动所述超时定时器，并持续采集Z轴方向加速度，

如果Z轴方向加速度大于第一阈值时，则重置超时定时器，

如果Z轴方向加速度小于第一阈值时，检测超时定时器是否超时，如未超时，则控制地磁传感器和加速度传感器继续采集，如超时，则判定火车通过完成。